经编毛绒织物是经编产品中的一个重要品类,广泛使用在家纺、服装、汽车内饰等领域。近年来,电子横移和电子贾卡等提花技术在经编毛绒产品上的应用逐渐增加,提高了经编毛绒织物花色的丰富性,迎合了消费者对产品个性化的需求。新产品开发量的增加也对设计工具提出了更高的要求。本文研究了经编毛绒织物提花效应的设计方法,建立了包含织物工艺信息的数学模型,在此基础上分别研究了织物中线圈结构和毛绒结构的仿真方法,并根据研究内容开发出具有完整设计和仿真功能的CAD系统,有助于提高经编企业开发新产品的能力和信息化程度。通过研究单针床经编机和双针床经编机编织毛绒织物的原理,分析了毛绒提花效应的设计方法,对穿经排列、垫纱运动、贾卡意匠等对象的信息和关系进行抽象,用数学的语言和符号建立了描述它们的数学模型。数学模型能够用于计算横移提花和贾卡提花毛绒织物的起绒区域和非起绒区域,为织物CAD系统实现设计功能和仿真功能提供了必要的基础。线圈结构的仿真包括线圈几何模型定义、线圈路径生成和线圈实体生成三个步骤。根据纱线在经编织物中的穿套关系,将成圈组织分为圈弧、圈柱、圈脚和延展线四个部分,将衬纬组织分为延展线和延展弧两个部分,结合线圈各个组成部分在织物中厚度方向所处的层次,通过给出关键点的方式定义了线圈的几何模型。为模拟织物中线圈的倾斜和网孔的形成,使用质点弹簧系统对线圈进行形变计算,根据计算结果调整线圈上关键点在织物中的位置,获得更接近真实织物的形态。在比较逼近样条曲线和插值样条曲线性质的基础上,选择Cardinal样条形成经过线圈几何模型上所有关键点的纱线路径曲线,研究了曲线生成时参数的影响和确定方法。分析常见局部标架的特性和经编线圈的特点后,建立了一种适用于经编线圈仿真的切向旋转标架扫掠生成纱线的表面,标架跟随曲线切线的变化而旋转,通过简单的运算有效解决了扫掠过程中纱线截面可能发生突变扭转的问题。研究毛绒结构的仿真时,基于分层切片方法建立了经编毛绒织物的毛绒模型,给出了截面切片和轴向切片在几何着色器中的生成方法以及两种切片的选择算法。使用两种不同的切片消除了经典分层方法在与毛绒横截面平行的视线方向上容易出现层间空隙的视觉瑕疵。创建了噪声纹理图像和毛绒方向之间的映射关系,应用分形噪声模拟真实织物上毛绒角度的随机性,使毛绒方向更加自然。逐层绘制毛绒切片的过程中,为增强毛绒的层次感,建立了阴影的分层生成方法,并使用百分比接近滤波方法进行毛绒阴影的反走样,最后在像素着色器中实现了带阴影的光照模型。在前述研究的基础上,以Visual Studio为开发环境,使用GDI和DirectX图形接口实现了经编毛绒织物的设计和仿真系统。系统具有穿经视图、垫纱运动视图和贾卡意匠视图等可视化设计界面,包含穿经、垫纱、工艺数据、原料等功能窗体,能够进行单针床和双针床提花毛绒织物的设计。通过对比系统输出的织物仿真结果和真实图像,验证了仿真算法的可行性。本文实现的织物设计和仿真系统可以帮助工艺开发人员直观地进行经编毛绒产品的开发,其生成的仿真图像也能够为服装系统的虚拟展示提供素材。